Frekvence alel je míra relativní frekvence alely na genetickém lokusu v populaci. Obvykle je vyjádřena jako podíl nebo procento. V populační genetice frekvence alel ukazuje genetickou rozmanitost druhové populace nebo ekvivalentně bohatost jejího genofondu. Frekvence alel je definována takto:
Frekvence alel je pak zlomek nebo procento lokusů, které alela v populaci zaujímá.
Například pokud je frekvence alely 20% v dané populaci, pak mezi členy populace bude tuto alelu nosit každý pátý chromozom. Čtyři z pěti budou obsazeny jinou variantou (variantami) genu. Všimněte si, že u diploidních genů může být zlomek jedinců, kteří tuto alelu nesou, téměř dva z pěti. Pokud se alela distribuuje náhodně, pak bude platit binomická věta: 32% populace bude pro alelu heterozygotní (tj. nosit jednu kopii této alely a jednu kopii druhé v každé somatické buňce) a 4% budou homozygotní (nosit dvě kopie alely). Dohromady to znamená, že u 36% diploidních jedinců by se očekávalo, že budou nosit alelu, která má frekvenci 20%. Alely se však distribuují náhodně pouze za určitých předpokladů, včetně absence selekce. Pokud tyto podmínky platí, populace je prý v Hardy-Weinbergově rovnováze.
Frekvence všech alel daného genu jsou často graficky znázorněny jako histogram distribuce frekvencí alel. Populační genetika studuje různé „síly“, které mohou vést ke změnám v distribuci a frekvencích alel – jinými slovy k evoluci. Kromě selekce tyto síly zahrnují genetický drift, mutaci a migraci.
Výpočet frekvencí alel z genotypových frekvencí
Pokud , , a jsou frekvence tří genotypů na lokusu se dvěma alelami, pak frekvence p alely A a frekvence q alely a jsou získány počítáním alel. Protože každá homozygota AA se skládá pouze z alel A a protože polovina alel každé heterozygoty Aa jsou alely A, vypočítá se celková frekvence p alel A v populaci jako
Podobně je frekvence q alely a dána
Dalo by se očekávat, že p a q se sčítají do 1, protože jsou to frekvence jediných dvou přítomných alel. Skutečně to tak je:
Pokud existuje více než dvě různé alelické formy, frekvence pro každou alelu je jednoduše frekvence jejího homozygotu plus polovina součtu frekvencí pro všechny heterozygoty, ve kterých se vyskytuje.
Zde je zajímavé poznamenat, že frekvenci alel lze vždy vypočítat z genotypové frekvence. Opačný postup však vyžaduje, aby platily Hardy-Weinbergovy podmínky náhodného páření. Částečně je to dáno třemi genotypovými frekvencemi a dvěma alelovými frekvencemi. Snáze se redukuje ze tří na dvě.
Vezměme si populaci deseti jedinců a daný lokus se dvěma možnými alelami, A a. Předpokládejme, že genotypy jedinců jsou následující:
Pak jsou četnosti alel alely A a alely a:
Nechť ú je míra mutace z alely A na nějakou jinou alelu a (pravděpodobnost, že se kopie genu A stane a během replikace DNA předcházející meióze). Pokud je frekvence alely A v generaci t, pokud je frekvence alely a v generaci t, a pokud neexistují žádné jiné příčiny změny frekvence genu (například žádný přirozený výběr), pak změna frekvence alely v jedné generaci je
kde je frekvence předchozí generace. To nám říká, že frekvence A klesá (a frekvence a roste) o množství, které je úměrné míře mutace ú a poměru p všech genů, které jsou stále k dispozici pro mutaci. Tak se zmenšuje, jak frekvence p sama klesá, protože je stále méně alel A, které mutují do alel. Můžeme udělat přibližný odhad, že po n generacích mutace,